JP5263792B2 - Electromagnetic retarder - Google Patents
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Description
本発明は電磁式リターダ、特に、トラックやバスなどの大型車輌の補助制動装置である電磁式リターダに関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic retarder, and more particularly to an electromagnetic retarder that is an auxiliary braking device for large vehicles such as trucks and buses.
従来、渦電流を利用して制動トルクを得る電磁式リターダは特許文献1に示すように既知である。
Conventionally, an electromagnetic retarder that uses an eddy current to obtain a braking torque is known as shown in
図5〜図7は、特許文献1、特開2008−125219号公報に示すような従来の電磁式リターダを示し、1はタイヤ、2はスタータ、5は電磁式リターダを示し、このリターダ5は、リターダ本体部分6と、作動信号7を処理する制御装置8と、この制御装置8からの駆動パルス9によって夫々開閉制御されるトランジスタT1〜T3より成る駆動装置10から構成されている。
5 to 7 show a conventional electromagnetic retarder as shown in
上記リターダ本体部分(電気回路)6は、固定子ヨーク11と、この固定子ヨーク11の外周に円周方向に互いに離間して配置した鉄心を有する12個の電磁コイルL1〜L12とより成る固定子12と、この固定子12を囲む、上記タイヤ1の回転に応じて回転するスチール回転体(ドラム)13と、スチール回転体13の外周に設けたフィン14とより成る。上記各電磁コイルL1〜L12はA相、B相、C相の三相結線を形成する。
The retarder body portion (electric circuit) 6 is a
なお、奇数番号の電磁コイルL1、L3、L5、L7、L9及びL11に対し偶数番号の電磁コイルL2、L4、L6、L8、L10及びL12の極性は互に逆極性である。 Note that the even-numbered electromagnetic coils L2, L4, L6, L8, L10, and L12 have opposite polarities to the odd-numbered electromagnetic coils L1, L3, L5, L7, L9, and L11.
この電磁式リターダでは、作動信号7をONにすると、制御装置8から駆動パルス9が出力され、駆動装置10のトランジスタT1〜T3がONし、コンデンサCと電磁コイルL1〜L12の共振回路が形成される。
In this electromagnetic retarder, when the
回転体13の回転数が上記コンデンサと電磁コイルの共振周波数で計算された回転磁界より早くなると、回転体13の残留磁気により発生した電磁コイルの電圧は、上記コンデンサと電磁コイルの共振回路の作用で特定周波数の三相交流電圧となる。この時、回転体13には、三相交流電圧による回転磁界Nsと回転体13の回転数Ndの差により、渦電流が流れる。回転体13に発生する渦電流は電磁コイルの電圧を高めるため、回転体13には更に大きな渦電流が流れる。この作用の繰り返しは、最終的にコイル電圧が上がっても磁界が増えない点で安定する。回転体内部の渦電流はジュール熱を発生し回転体に従来より大きな制動力が発生する。この制動エネルギーは、熱に変換され、上記回転体13の外周に設けたフィン14より大気に発散される。
When the rotational speed of the rotating
商用車エンジンの主流を占めるディーゼルエンジンは、アイドリングや短時間の運転を繰り返すので、実開平6−65024号に示される暖房用の補助ヒータやアイドリング自動停止装置等が付加的に装備されている。これらには大電力を必要とするので、商用電力の接続やオルタネータを増強しなければならず、重量、コストの増加が見込まれる。 The diesel engine, which occupies the mainstream of commercial vehicle engines, is repeatedly equipped with an auxiliary heater for heating, an automatic idling stop device, etc. shown in Japanese Utility Model Publication No. 6-65024 because it repeats idling and short-time operation. Since these require large electric power, it is necessary to increase the connection and alternator of commercial electric power, and an increase in weight and cost is expected.
図8は、スチール回転体が回転磁界の回転数以上で回転する時の電磁コイル電流と電磁コイル電圧の関係である。図8においてA点は、電磁コイル電圧が飽和した点であり、A点から求めたインピーダンス線は、電磁コイル自身で発電エネルギーを消費し、外部出力不可能な電磁コイル電圧を示す。電磁コイル電圧がインピーダンス線より上側のとき外部出力が可能となる。従って、未飽和状態B点の電磁コイル電圧とインピーダンス線の差が出力可能なエネルギーとなる。コンデンサ容量をC、B点コイル電圧をVB、C点コイル電圧をVC、周期をT0 とすると出力可能電力は、Pout =C(VB 2−VC 2)/T0となる。 FIG. 8 shows the relationship between the electromagnetic coil current and the electromagnetic coil voltage when the steel rotating body rotates at the rotational speed of the rotating magnetic field or more. In FIG. 8, point A is a point at which the electromagnetic coil voltage is saturated, and the impedance line obtained from point A indicates the electromagnetic coil voltage that consumes power generation energy by the electromagnetic coil itself and cannot be output externally. External output is possible when the electromagnetic coil voltage is above the impedance line. Accordingly, the difference between the electromagnetic coil voltage at the unsaturated state B point and the impedance line is energy that can be output. When the capacitor capacity is C, the point B coil voltage is V B , the point C coil voltage is V C , and the period is T 0 , the output power is P out = C (V B 2 −V C 2 ) / T 0. .
そこで、本発明者等は種々実験研究の結果図5〜図7に示す自己発電型リターダの発電能力は極めて高くオルタネータの3倍の電力を供給可能で、重量、コストは変わらず、上記のような付加設備に自己発電型リターダから交流高電圧や直流低電圧を供給することが可能であることを見出した。 As a result of various experimental studies, the present inventors have an extremely high power generation capability of the self-powered retarder shown in FIGS. 5 to 7 and can supply three times the power of the alternator. It has been found that it is possible to supply AC high voltage and DC low voltage from a self-generating retarder to such additional equipment.
また、上記自己発電型リターダは図3及び図8に示すように発電開始直後は発生電圧が低く出力可能なエネルギーが少なく供給し得ないことを見い出した。 Further, as shown in FIGS. 3 and 8, the self-power generation type retarder has been found that the generated voltage is low and the outputable energy is small and cannot be supplied immediately after the start of power generation.
本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。 The present invention has been made based on such findings.
本発明の電磁式リターダは、鉄心を有する円周方向に配置した複数個の電磁コイルと固定子ヨークとより成る固定子と、この固定子を囲む、タイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とにより構成されたリターダ本体部分と、作動信号により制御される上記リターダ本体部分の駆動装置と、暖房用の補助ヒータ等の付加設備に対する出力端子とより成り、上記電磁コイルはA相、B相、C相の三相結線とし、各電磁コイルはコンデンサと共に夫々共振回路を形成し、上記駆動装置には上記各三相結線に直列に接続された、上記作動信号により夫々開閉制御されるトランジスタを有し、上記共振回路を形成する上記電磁コイルに上記スチール回転体の回転により誘起される三相交流電圧による回転磁界の回転速度が上記スチール回転体の回転数より小さくなるようにすると共に、上記三相交流電圧をタイマーを介して所定時間経過後上記付加設備の入力端子に加えるようにしたことを特徴とする。 An electromagnetic retarder according to the present invention includes a stator including a plurality of electromagnetic coils arranged in a circumferential direction having an iron core and a stator yoke, and a steel rotation that surrounds the stator and rotates according to the rotation of a tire. The retarder body portion is composed of a body, a drive device for the retarder body portion controlled by an operation signal, and an output terminal for additional equipment such as an auxiliary heater for heating. Phase- and C-phase three-phase connection, each electromagnetic coil forms a resonance circuit together with a capacitor, and the driving device is connected in series to each three-phase connection, and is controlled by the operation signal. And the rotational speed of the rotating magnetic field by the three-phase AC voltage induced by the rotation of the steel rotating body on the electromagnetic coil forming the resonance circuit is Together to be less than the rotation speed, characterized in that the three-phase AC voltage through the timer as applied to the input terminal of the predetermined time after the additional facilities.
上記電磁コイルの三相結線は三相星型または三相三角結線である。 The three-phase connection of the electromagnetic coil is a three-phase star type or a three-phase triangular connection.
また、本発明の電磁式リターダは、鉄心を有する円周方向に配置した複数個の電磁コイルと固定子ヨークとより成る固定子と、この固定子を囲む、タイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とにより構成されたリターダ本体部分と、作動信号により制御される上記リターダ本体部分の駆動装置と、暖房用の補助ヒータ等の付加設備に対する出力端子とより成り、上記電磁コイルは二相V結線とし、各電磁コイルはコンデンサと共に夫々共振回路を形成し、上記駆動装置には上記二相V結線に直列に接続された、上記作動信号により夫々開閉制御されるトランジスタを有し、上記共振回路を形成する上記電磁コイルに上記スチール回転体の回転により誘起される二相交流電圧による回転磁界の回転速度が上記回転体の回転数より小さくなるようにすると共に、上記二相交流電圧をタイマーを介して所定時間経過後上記付加設備の入力端子に加えるようにしたことを特徴とする。 The electromagnetic retarder of the present invention is rotated in accordance with the rotation of a tire surrounding the stator, and a stator composed of a plurality of electromagnetic coils arranged in a circumferential direction having an iron core and a stator yoke. The retarder main body part constituted by a steel rotating body, the retarder main body part drive device controlled by an operation signal, and an output terminal for additional equipment such as an auxiliary heater for heating, the electromagnetic coil having two phases Each electromagnetic coil forms a resonance circuit together with a capacitor, and each of the drive devices has a transistor connected in series to the two-phase V connection and controlled to open and close by the operation signal. The rotational speed of the rotating magnetic field caused by the two-phase AC voltage induced by the rotation of the steel rotating body in the electromagnetic coil forming the circuit is smaller than the rotational speed of the rotating body. While so, is characterized in that the two-phase AC voltage through the timer as applied to the input terminal of the predetermined time after the additional facilities.
上記直流電圧が減圧手段を介して上記入力端子に加えられることを特徴とする。 The DC voltage is applied to the input terminal through a decompression unit.
(1)本発明の電磁式リターダによれば下記のような効果が得られる。 (1) According to the electromagnetic retarder of the present invention, the following effects can be obtained.
暖房用の補助ヒータや、車両停止時エンジンを自動的に停止するアイドリングストップ制御装置のエンジン再始動電力供給用バッテリ等の付加設備に対し電力の供給が可能になる。 Electric power can be supplied to additional equipment such as an auxiliary heater for heating and a battery for engine restart power supply of an idling stop control device that automatically stops the engine when the vehicle is stopped.
(2)アイドリングストップ制御装置のエンジン再始動電力供給用バッテリには、オルタネータによる充電が不要となるので、燃費が改善される。 (2) The engine restart power supply battery of the idling stop control device does not need to be charged by the alternator, thereby improving fuel efficiency.
以下図面によって本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の電磁式リターダの第1の実施例を示し、図5〜図7に示す従来の電磁式リターダと同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 1 shows a first embodiment of the electromagnetic retarder according to the present invention. The same parts as those of the conventional electromagnetic retarder shown in FIGS.
本発明の第1実施例においては、自己発電型電磁式リターダ5から発生した三相交流電圧または、二相交流電圧を制御装置8によって制御されるタイマー15のオンオフ接点16を介して付加設備、例えば暖房用の補助ヒータ17の入力端子(図示せず)に加え、リターダ作動信号7の発生による電磁式リターダ5の発電開始後発生電圧が十分高く出力可能なエネルギが多くなる、例えば1秒後にタイマー15のオンオフ接点16がオンされるようにする。
In the first embodiment of the present invention, additional equipment is provided via an on / off
本発明の電磁式リターダは上記のような構成であるから付加設備のための付加電源を不要となし得る。 Since the electromagnetic retarder of the present invention is configured as described above, an additional power source for additional equipment can be eliminated.
図2は本発明の電磁式リターダの第2実施例を示し、図5〜図7に示す電磁式リターダと同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 2 shows a second embodiment of the electromagnetic retarder according to the present invention. The same parts as those of the electromagnetic retarder shown in FIGS.
本発明の第2実施例においては、付加設備として例えばアイドリングを自動停止後エンジン再始動せしめるために必要なアイドリングストップ電力供給用バッテリ22を対象とする。
In the second embodiment of the present invention, as an additional equipment, for example, an idling stop
即ち、本発明の第2実施例においては自己発電型電磁式リターダ5から発生した三相交流電圧または、二相交流電圧を例えば全波整流器18で全波整流し、デューティ制御器19及びCPU20を有する降圧チョッパー21で降圧し、アイドリングストップ電力供給用バッテリ22を充電せしめる。
That is, in the second embodiment of the present invention, the three-phase AC voltage or the two-phase AC voltage generated from the self-generating
また、バッテリ電圧が満充電電圧に達した場合には、降圧チョッパー21でバッテリ充電電流Irを減少せしめ、アイドリングストップ電力供給用バッテリ22の過充電による寿命低下を防止せしめる。
Further, when the battery voltage reaches the full charge voltage, the step-down
本発明の電磁式リターダの第2実施例によれば、上記アイドリングストップ電力供給用バッテリ22を、エンジン2によって駆動されるオルタネータ4によって常時充電せしめる必要がない。
According to the second embodiment of the electromagnetic retarder of the present invention, it is not necessary to always charge the idling stop
図4は本発明の自己発電型電磁式リターダの制動トルクと回転体13の回転数の関係を示す線図であってアイドリングストップ電力供給用バッテリ等の付加設備にリターダの出力を給供しない場合の曲線aと、給供した場合の曲線bを示し、両者間に大きな制動トルク低下は見られなかった。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the braking torque of the self-powered electromagnetic retarder of the present invention and the rotational speed of the rotating
なお、電磁コイルの数を12極から例えば24極に増加せしめれば自己発電型電磁式リターダ5からの三相交流電圧を増大することができる。
If the number of electromagnetic coils is increased from 12 poles to, for example, 24 poles, the three-phase AC voltage from the self-generating
1 タイヤ
2 スタータ
4 オルタネータ
5 電磁式リターダ
6 リターダ本体部分(電気回路)
7 作動信号
8 制御装置
9 駆動パルス
10 駆動装置
11 固定子ヨーク
12 固定子
13 スチール回転体
14 フィン
15 タイマー
16 オンオフ接点
17 暖房用の補助ヒータ
18 全波整流器
19 制御器
20 CPU
21 チョッパー
22 バッテリ
1 Tire 2
7
21
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